混凝土裂缝成因及防治措施研究

【摘 要】:混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材,是一种非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙,气穴和微裂缝,所以建筑结构产生裂缝是很普遍的现象。所以,研究裂缝的形态,分析裂缝产生的原因和裂缝对结构功能的影响并加以控制十分重要。

混凝土裂缝 防治措施

从理论上说,混凝土结构尤其是受弯构件总是带裂缝工作的,在使用荷载不大的情况下,没有裂缝或这类结构性裂缝非常细微,不易为肉眼所察觉。但在现实的建筑中,只要仔细观察不难发现,普遍的钢筋混凝土结构又一般都是带裂缝受力工作的,随着裂缝的发展变化,结构构件的耐久性和适用性会不同程度的降低,严重的甚至会导致结构构件超过正常使用极限状态而破坏。

1 裂缝原因分析

1.1 设计原因

设计中考虑不周到,或者由于计算错误,受力钢筋截面偏小或板太薄、配筋位置不当、节点不合理、截面不够、梁的跨度过大、高度偏小,结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中,构造处理不当,现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋,或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致砼开裂。

1.2 材料质量

混凝土因材料选用不当产生质量缺陷或裂缝,一般认为是因为混凝土材料变形受约束所引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故。材料选用不当的常见因素有水泥过期或品种选用不当;混凝土配比不合理;水泥、骨料含有过量有害物质;水泥水化热过高;外加剂使用不当等。其中骨料含有过量杂质最为普遍,砂、石含泥量大将降低水泥石与骨料的粘结强度,导致早期裂缝,且易发展为贯通性有害裂缝。自90年代以来,随着我国商品混凝土的施工工艺的逐步推广,在工程中,尤其是住宅建筑中,基础底板、地下室外墙以及楼层现浇板出现早期收缩裂缝的比例逐渐增多。商品混凝土由于流动性、和易性的要求,使得坍落度增加、水灰比增大、水泥标号提高、水泥用量增加、骨料粒径减小、外加剂增多等因素的变化,导致混凝土的收缩及水化热作用多比以往的低流动性混凝土大幅增加。

1.3 结构受荷

结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋砼梁、板受弯构件,在使用荷载作用下往往会出现不同程度的裂缝。普通钢筋砼构件在承受了30%-40%的设计荷载时,就可能出现裂缝,肉眼一般不易察觉,而构件的极限破坏荷载往往是在设计荷载的1.5倍以上,所以在一般情况下钢筋砼构件是允许带裂缝工作的。

1.4 混凝土的运输造成离析

混凝土的运输,特别是对预拌混凝土的运输,因为混凝土从预拌完成后到浇筑现场有一定的距离,而这段运输时间往往是控制混凝土塌落度和易性的关键,同样其亦受一定的隐患因素制约,高温天气混凝土搅拌车尾部的混凝土水份蒸发较快。容易给人造成错觉混凝土塌落度损失大;雨水天气,混凝土搅拌车尾部的混凝土水份较大,容易产生离析。此外,搅拌车车鼓转动的快慢,亦对混凝土有影响。车鼓转得快,混凝土在运输过程中被搅拌加剧,分子因磨擦产生的热运动亦加剧,水分子碰撞水泥颗粒机会增大,水化程度加大,混凝土塌落度损失增大,和易性变差快;车鼓转得慢,甚至停转,混凝土容易受行车的颠簸,而产生浆石分离,沉降等不良现象。

总之,裂缝产生的原因是多方面的,影响混凝土裂缝的因素除设计、施工、荷载外部原因外,内部原因主要是水泥品种、水泥用量、单位用水量、粗骨料和细骨料质量等。混凝土形成裂缝的原因及影响因素虽然极为复杂,但在实际操作种,只要严格按照设计和施工规范进行操作,有害裂缝还是完全可以避免的。

2 预防措施

随着建设事业的飞速发展,混凝土技术也在向功能型和智能型方向发展,这就要求参建的技术管理人员不断加强自身的学习和提高,充分认识裂缝产生的危害,加强对混凝土结构组成、各种材料对混凝土性能的影响、新工艺新过程的学习了解,监理单位、设计单位和施工单位一起对操作人员进行技术交底,对工程中的重要部位、关键工序、施工措施,与施工班组研究讨论,共同努力实现控制质量目标,有效地避免有害裂缝的产生。

2.1 设计质量是决定工程质量的重要因素,设计过程的质量控制是质量预控的重要环节。

2.2 建筑材料的质量直接关系到混凝土的质量,对进场的建筑材料一定要把好关。混凝土在浇筑至硬化期间,水泥会放出大量水化热,水化热越大,产生裂缝的可能性就越大,因此应尽量采取措施降低水化热。一是尽量选用水化热较小的水泥品种,必要时可以加入缓凝剂,减缓浇筑速度以利散热,或加入适当的减水剂,改善和易性,减少水泥用量,降低水化热。二是选用良好级配的骨料,严格控制粗细骨料的含泥量,细骨料宜用干净的中砂或中粗砂,最好用中粗砂,粗骨料宜用粒径较大、连续级配好的石子,严禁混入煅烧过的白云石或石灰石。

2.3 施工质量控制,混凝土从搅拌机中卸出后,其运输延续时间受混凝土温度高低限制,当混凝土温度20℃～30℃时,不超过1h;10℃～19℃时,不超过1.5h;5℃～9℃时,不超过2h。若长距离运输宜采用混凝土运输搅拌车来运输,时间应在1h以内。当采用泵送混凝土应保证混凝土泵连续工作,泵送前先用适量的与混凝土成分相同的水泥砂浆或水泥浆输送管道。混凝土从卸料、运输到泵送完毕时间不得超过1.5h,夏季还应缩短。泵送过程中,泵的受料斗内应充满混凝土,防止吸收空气形成阻塞;混凝土自由倾落高度不宜超过2m,否则应用串筒、斜槽、溜管或振动溜管下落。当用串筒时,最后一节应拉成垂直,间距不宜大于3m;若用斜槽,坡度不宜大于60°,出口处应设有垂直挡土板,防止发生离析现象;每层浇筑厚度按下列规定:用插入振捣棒捣时,为振动器作用部分的1.25倍;表面振动器为200mm;人工振捣时,基础或配筋稀疏的结构250 mm;配筋密肋结构为150 mm,每次浇筑向前推进长度宜为1.0～1.5m。

3 裂缝处理

3.1 开槽法修补裂缝

该法适合于修补较宽裂缝大于0.5 mm,采用环氧树脂:10。聚硫橡胶:3,水泥:12.5,砂:28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后,将环氧树脂、聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中,再用人工继续搅拌。最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。

3.2 低压洼浆法修补裂缝

低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm―0.3mm的混凝土裂缝进行修补。修补工序如下:裂缝清理――试漏――配制注浆液――压力注浆――二次注浆――清理表面。

当裂缝数量较多时,先要在裂缝位置上贴医用白胶布,再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝,使裂缝封闭,大约10 min后,揭去胶布条,露出小缝,粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口,必须反复用浆补上,以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行,若气温高的话,半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液,插入注浆嘴,用手推动补缝器活塞,使浆液通过注浆嘴压人裂缝,当相邻的嘴中流出浆液时,就可拔出补缝器,堵上铝铆钉。一般由上往下注浆,水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满,在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。

3.3 表面覆盖法修补裂缝

这是一种在微细裂缝的表面上涂膜,以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法,这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部,对延伸裂缝难以追踪其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异,通常采用弹性涂膜防水材料,聚合物水泥膏、聚合物薄膜等。施工时,首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,清除表面附着物,用水冲洗干净后充分干燥,然后用树脂充填混凝土表面的气孔,再用修补材料涂覆表面。

4 结束语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此严格按规程、规范要求施工,严把质量关,防患于未然,尽可能地降低混凝土裂缝的出现;对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。这样才能有效降低和杜绝混凝土裂缝的出现,从而保证工程的质量和安全。